樁南斷裂帶構(gòu)造變形分區(qū)特征研究

王 晶，陳清華，褚會麗，陳穎超

(1.承德石油高等?？茖W校石油工程系，河北 承德 067000;2.中國石油大學(華東) 地球科學與技術(shù)學院，山東 青島 266580)

近年來，隨著三維地震解釋技術(shù)和方法在各油田實際工作中不斷普及與更新，對于復雜斷塊區(qū)構(gòu)造特征的研究，越發(fā)精細、準確。但是，針對某些構(gòu)造現(xiàn)象形成機制探索與討論卻研究甚少，制約了油藏分布規(guī)律與進一步探索有利區(qū)塊等問題的解決［1-2］。因此，以樁南斷裂帶為例，在綜合運用多種技術(shù)對構(gòu)造特征精細解釋的基礎(chǔ)上，展開了對其形成機制的探討，發(fā)現(xiàn)了樁南斷裂帶三段式構(gòu)造特征，并通過形成機制的研究給予了合理解釋。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

樁南斷裂帶位于濟陽坳陷沾化凹陷孤北洼陷內(nèi)部，屬二級構(gòu)造帶。該斷裂帶是由一條近EW走向的鏟式正斷層及其派生次級斷裂組成的斷裂帶。東部與五號樁斷層、長堤斷層相交，西部與埕東斷層相交［3］(見圖1)。構(gòu)造總體上可劃分為中生界潛山構(gòu)造、新生界第三系披覆構(gòu)造兩大類。

2 構(gòu)造特征研究

對樁南斷裂帶的構(gòu)造研究主要利用地震資料，結(jié)合測井解釋資料，運用Geoframe 4.3地震解釋軟件進行了精細構(gòu)造解釋;通過剖面斷裂解釋、平面斷裂解釋，首次發(fā)現(xiàn)了樁南斷裂帶的幾何特征。

2.1 剖面斷裂特征及組合

樁南斷裂帶在樁南古潛山背景上發(fā)育，其斷裂特征具有一定的塑性隆升特點，由于伸展作用和主斷層逆牽引作用，主斷裂形態(tài)為鏟式，斷層的剖面組合主要為階梯狀、“Y”字形組合模式。研究發(fā)現(xiàn)，樁南斷裂帶兩端斷層數(shù)量較多，中部數(shù)量較少。根據(jù)樁南斷裂帶這一特征，將其劃分為:西段、中段、東段。

西段:斷裂發(fā)育分為三個期次。早期形成了四條南傾鏟式斷裂，斷裂間平行，等距。被切割地層呈階梯狀組合。垂向延伸距離長，切割古生界地層。中期形成四條次級斷裂，斷裂止于早期形成的最南側(cè)主斷裂之上。四條中期斷裂間平行，等距，為階梯狀斷層組合。與早期主斷裂呈“Y”形組合特點，上部地層為地塹狀。斷層向上延伸較長，主要切割層位為上覆新生界地層。晚期斷層均派生于中期形成的北傾斷裂之上，與中期斷裂呈反“Y”字形組合關(guān)系。延伸距離較短，切割層位較淺(見圖2)。

中段:部分早期發(fā)育的南傾斷裂逐漸停止活動，未切割上覆地層。而樁南斷裂一直保持活動，成為研究區(qū)內(nèi)最重要的南傾斷裂。斷裂形態(tài)為鏟式，下部斷層坡度逐漸減小，切穿基底地層，新生界地層被次級派生小斷裂復雜化。樁南斷裂與一條北傾次級斷裂，構(gòu)成了中段最主要的狹長型“Y”字形斷裂組合。其內(nèi)部發(fā)育有三期次級“Y”字形與反“Y”字形斷裂組合。整體而言，中段具有上覆新生界地層斷裂復雜，且多集中于研究區(qū)北部區(qū)域，下伏基底地層斷裂發(fā)育相對簡單的特征(見圖2)。

東段:早期南傾主斷裂活動性增強，有三條南傾斷裂切穿基底及上覆地層。有兩條斷裂未切穿上覆地層。新生界地層中，發(fā)育四條次級斷裂，傾向與主斷裂相反，其中F2斷裂與F1、F3、F5主斷裂具有一定的伴生關(guān)系，被F1主斷裂切割，與F1、F3斷裂分別形成“Y”字形組合。F4斷裂為后期派生小斷裂，與主斷裂為“Y”字形組合(見圖2)。

2.2 平面斷層特征及組合

平面特征中，三條主要斷裂(F1、F2、F3)延伸距離較遠，貫穿全區(qū)。走向近EW向，近于平行。中部發(fā)生弧形彎曲變形。主斷裂樁南斷裂(F1)，是樁西潛山南部邊界斷層，控制新生界沉積。從采集和處理過的資料中觀察，樁南斷層自下而上斷距逐漸增大，樁西潛山部位斷裂形態(tài)由緩變陡，可能是造成斷距增大的原因之一。與樁南斷層伴生有四條同向斷裂(F2、F3、F9、F10)。地震剖面中，四條斷層之間具有等間距，平行排列的特點。其中，F(xiàn)2、F3斷裂發(fā)育規(guī)模較大，F(xiàn)9、F10斷層規(guī)模較小，平面延伸距離短，集中發(fā)育在研究區(qū)西側(cè)。

除了主要的伴生斷裂，主斷裂(F1)與F2斷裂均發(fā)育多條派生斷層。F1派生斷裂主要發(fā)育在樁南斷層彎曲上拱部位，與主斷裂呈“入”字形相交，沿切線方向分別向東、西兩側(cè)延展(F5、F7)。F2派生的3條斷裂集中發(fā)育在F2與F3斷裂之間，近等距，雁列狀排列。與F2斷裂呈羽狀相交，自東向西分別為F6、F4、F8(見圖2)。通過構(gòu)造特征研究，發(fā)現(xiàn)樁南斷裂帶的斷裂性質(zhì)為正斷層組合，其剖面構(gòu)造樣式主要為階梯狀組合與“Y”字形斷裂組合。平面構(gòu)造樣式為平行式為主，亦有能夠體現(xiàn)走滑特征的羽狀斷裂組合。動力學特征表現(xiàn)為拉張應力與剪切應力。在幾何學特征研究的基礎(chǔ)上，深入探討形成樁南斷裂帶現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)的動力學背景。

3 樁南斷裂帶演化規(guī)律

樁南斷裂帶是沾化凹陷內(nèi)部重要的EW走向斷裂。演化規(guī)律與控制其發(fā)展的主斷裂活動密切相關(guān)。沾化凹陷西部與樁南斷層相接的是NNE走向的埕東斷層。東部與其相鄰的斷層為NEE走向長堤斷層。東南部發(fā)育了近NNW走向的五號樁斷層(圖1)。在沾化凹陷的整體構(gòu)造格局中，五號樁斷層、孤西斷層、羅西斷層由北向南呈NNW向雁列式展布，反映了中生代郯廬斷裂帶的左旋走滑作用時期內(nèi)發(fā)育的近NW向斷裂體系［4-5］。東部的墾東斷層、長堤斷層、孤東斷層由北向南呈NNE向雁列式展布，總體上形成了晚中生代時期發(fā)育的NNE向右旋走滑構(gòu)造系統(tǒng)。左旋走滑應力系統(tǒng)向右旋走滑應力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，造成了兩期構(gòu)造體系的疊加改造，從而形成了內(nèi)部復雜的派生及疊加斷裂體系［6］。

通過對樁南斷裂帶及其東西兩側(cè)主要斷裂斷層活動性，進行計算和分析，研究斷裂之間的繼承關(guān)系。通過比較分析樁南斷裂帶與埕東斷裂的活動性，發(fā)現(xiàn)兩者之間活動特征十分接近。樁南斷層與埕東斷層分別經(jīng)歷了兩期活動高峰期，二者的活躍期均為沙三段時期與沙一段時期，埕東斷層活動時間較長，當埕東斷裂活動逐漸達到第一次高峰時，樁南斷裂開始發(fā)育［7-8］。自沙三段時期開始，樁南斷裂帶與埕東斷裂的活動速率的快慢節(jié)奏，基本保持一致，這些證據(jù)表明埕東斷層活動對于樁南斷裂帶西段活動具有直接的影響。同時樁南斷裂帶的活動對于埕東斷層形態(tài)亦有改造作用。

與樁南斷裂帶東側(cè)相接的兩條主要斷裂為:NEE向斷裂長堤斷裂，NW向斷裂五號樁斷裂。五號樁斷層具有長期的活動歷史，其活動性質(zhì)對樁南斷裂帶的構(gòu)造格架有非常重要的控制作用［9］。

長堤斷層是一條NNE向斷裂，經(jīng)歷復雜演化過程，斷層改造作用，具有明顯伸展－走滑構(gòu)造特征。但長堤斷層兩側(cè)地層構(gòu)造特征顯著不同，西盤斷層被EW走向斷層切割，以斷階的形式與孤北洼陷相連，樁南斷裂帶作為主要的EW向斷層，起到了重要的調(diào)節(jié)作用。因此長堤斷裂的活動對于樁南斷裂帶東段構(gòu)造發(fā)育有至關(guān)重要的控制作用。

4 結(jié)論

樁南斷裂帶作為沾化凹陷內(nèi)部重要的調(diào)節(jié)斷裂，一方面繼承主要斷裂的構(gòu)造演化特征，另一方面對區(qū)域構(gòu)造格局有著非常重要的改造作用。在油氣地質(zhì)研究方面，樁南斷裂帶對深部油源的運移和聚集有重要影響。對其內(nèi)部進行更加精細化的解釋，利于尋找油氣運聚規(guī)律，解決油水矛盾問題，更好的指導油田勘探開發(fā)工作。

通過樁南斷裂帶幾何形態(tài)及組合特征及其形成機制的研究。得到如下幾點認識:

1)在右旋走滑主應力場作用影響下，受南北向伸展應力分量的作用，樁南斷裂帶形成了EW走向的構(gòu)造格局。其構(gòu)造演化是在基底斷裂控制的中、古生界構(gòu)造背景上發(fā)育形成的，繼承了古構(gòu)造體系的構(gòu)造類型，如斷塊構(gòu)造和滾動背斜構(gòu)造等。

2)樁南斷裂帶平面分布具有分段性特征，可分為三段式結(jié)構(gòu)(東段、中段、西段)。東段、西段斷裂數(shù)量較多，展布范圍大;中部斷裂數(shù)量較少，發(fā)育位置集中。

3)樁南斷裂帶東、西兩側(cè)分別受沾化凹陷兩條主要邊界斷裂活動的控制(長堤斷層、埕東斷層)。受邊界斷裂活動速率的影響，樁南斷裂帶經(jīng)歷了兩期活動高峰期分別為:沙三段沉積時期與東營組沉積時期。樁南斷裂帶中部受邊界斷裂的控制作用最小，但中部斷裂為平衡兩側(cè)的斷裂活動差異，造成了弧形彎曲的構(gòu)造形態(tài)。

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